JPH0586963A - シリンダライナの冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暖機特性、高速運転時の冷却性能に優れ、且
つ大きなオイルクーラを必要としないシリンダライナの
冷却構造を提供する。 【構成】 シリンダブロック１６のボア部に挿入された
シリンダライナ１が内筒２と外筒３の二重筒構造をな
す。内筒２の外周面５に複数個の環状溝と縦方向溝が形
成され、外筒３の内周面３０との間で冷却油通路２９を
構成する。外筒３の外周面３５に複数個の環状溝と縦方
向溝が形成され、シリンダブロック１６のボア部内周面
１７との間で冷却水通路３２を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関用シリンダライ
ナの冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関のシリンダライナは、その外周
面の周りにウォータージャケットが設けられ、機関運転
中に発生する熱を水で冷却するのが普通である。しか
し、ウォータージャケット方式では、高回転、高負荷の
運転条件では上部が冷却不足になる。このため、エンジ
ンの高性能化に限界があることから、最近シリンダライ
ナの外周面の周りに設けた溝に水または油の冷却液を圧
送する冷却方式が研究されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この場合、冷却液は、
ウォータージャケット方式の自然対流熱伝達よりも極め
て大きな強制対流熱伝達により、シリンダライナの外周
面を冷却できる。そこで、シリンダライナの軸方向の各
部位に応じて最適の冷却状態を実現するため、溝配置が
種々検討されている。

【０００４】ここで、冷却液の相違によってもたらされ
る変化について説明する。 水の場合、高速運転時の冷却性能が優れている反
面、暖機特性が若干悪い。また、冷却水の熱交換器につ
いては、従来のラジエータをそのまま使用できる。 油の場合、暖機特性は優れているが、高速運転時の
冷却性能が水冷に比し劣っている。さらに、油冷にした
場合、従来小さかったオイルクーラを極めて大きなもの
に変更しなければならない不利がある。

【０００５】これまで、内側の油冷却とその外側の水冷
ジャケットを併用したシリンダライナの冷却構造の提案
は、例えば実開昭５６−１１７０３８号や実開昭６０−
１７３６５０号に見られるが、これらはいずれも冷却油
を完全に水冷ジャケットで冷却することはできず、大き
なオイルクーラを別途必要としている。これは、ジャケ
ット構造の冷却は自然対流熱伝達によるもので、冷却性
能がそれほど大きなものではないからである。

【０００６】本発明の目的は、暖機特性、高速運転時の
冷却性能に優れるシリンダライナの冷却構造を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は、シリン
ダブロックのボア部に挿入されたシリンダライナが内外
筒の二重筒構造をなし、このシリンダライナの内筒の外
周面と外筒の内周面のいずれか一方または双方に冷却油
通路用の溝が形成され、前記外筒の外周面とシリンダブ
ロックのボア部内周面のいずれか一方または双方に冷却
水通路用の溝が形成されていることを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明のシリンダライナの内外筒の境界の溝を
流れる冷却油は、比熱が小さいので暖機特性が良好にな
る。シリンダライナの内筒の熱は、冷却油の油温を上昇
させるが、この冷却油はシリンダライナの外筒とシリン
ダブロックのボア部内周面の境界の溝を流れる冷却水で
強制冷却される。この溝を流れる冷却水の冷却性能は優
れているので、高速運転時の冷却性能が良好で、且つ冷
却油に対する特別な大きさのオイルクーラも必要でなく
なる。そして、冷却水の冷却は従来と同じラジエータで
可能である。

【０００９】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、シリンダブロック１６のボア部に
嵌装されたシリンダライナ１は内筒２と外筒３の二重筒
構造をなしており、内筒２は耐摩耗性、摺動特性に優れ
た鋳鉄製、外筒３は強度の優れた鋼製である。このシリ
ンダライナ１は二重筒構造をなすため、ボア間ピッチの
増加を最小限に抑えることができる。

【００１０】以下、内筒２の構成を図１〜図３により説
明する。内筒２は上端に鍔部４を備え、この鍔部４の下
方のライナ外周面５に、軸方向に間隔をおいて１２個の
環状溝６が形成されている。そして、これらの環状溝６
は３つの環状溝群に分けられる。

【００１１】この３つの環状溝群は、ライナ上端側の第
１番目の環状溝６から第３番目の環状溝６までの第１環
状溝群６Ａ、第４番目の環状溝６から第７番目の環状溝
６までの第２環状溝群６Ｂ、第８番目の環状溝６から最
後の第１２番目の環状溝６までの第３環状溝群６Ｃから
なる。

【００１２】そして第１環状溝群６Ａには、ライナ周方
向の１８０度離れた２つの位置に、環状溝６同士を連通
させる２本の縦方向溝７，８が形成され、一方の縦方向
溝７が冷却液の入口をなし、他方の縦方向溝８が冷却液
の出口をなす。

【００１３】同様に、第２環状溝群６Ｂにも、第１環状
溝群６Ａの縦方向溝７，８と周方向において同一の２つ
の位置に、環状溝６同士を連通させる２本の縦方向溝
９，１０が形成され、第１環状溝群６Ａの冷却液の出口
側に位置する縦方向溝９が冷却液の入口をなし、他方の
縦方向溝１０が冷却液の出口をなす。

【００１４】また、第３環状溝群６Ｃにも、同様に、第
２環状溝群６Ｂの縦方向溝９，１０と周方向において同
一の２つの位置に、環状溝６同士を連通させる２本の縦
方向溝１１，１２が形成され、第２環状溝群６Ｂの冷却
液の出口側に位置する縦方向溝１１が冷却液の入口をな
し、他方の縦方向溝１２が冷却液の出口をなす。

【００１５】そして、第１環状溝群６Ａの冷却液の出口
をなす縦方向溝８と、第２環状溝群６Ｂの冷却液の入口
をなす縦方向溝９とは、これらの縦方向溝８，９と周方
向において同一の位置に設けられた縦方向溝１３で直列
に連通されている。

【００１６】また、同様に、第２環状溝群６Ｂの冷却液
の出口をなす縦方向溝１０と、第３環状溝群６Ｃの冷却
液の入口をなす縦方向溝１１とは、これらの縦方向溝１
０，１１と周方向において同一の位置に設けられた縦方
向溝１４で直列に連通されている。

【００１７】ライナ外周面５の下部には、第３環状溝群
６Ｃの出口をなす縦方向溝１２に連通する排出用の縦方
向溝１５が下端まで形成されている。

【００１８】上記内筒２は外筒３に嵌装されており、内
筒２の外周面５に形成された溝６〜１５と外筒３の内周
面３０とで画定される空間が冷却油通路２９をなす。そ
して外筒３はシリンダブロック１６のボア部に嵌装され
ている。

【００１９】シリンダブロック１６の上部には、図２に
示すように、冷却油管の挿通孔１８が横方向に形成され
ており、その一端はシリンダブロック１６の外周に開口
し、他端はシリンダブロック１６のボア部内周面１７に
開口している。そしてこの挿通孔１８に冷却油管１９が
挿入されており、その冷却油管１９のシリンダブロック
１６の外周側の端部はオイルポンプ側に連通しており、
内周側の先端はシリンダライナ１の外筒３の上部に半径
方向に貫通形成された冷却油管の挿通孔２０を挿通し
て、シリンダライナ１の内筒２の第１環状溝群６Ａの入
口をなす縦方向溝７に臨んでいる。冷却油管１９の外周
面には、外筒３の冷却油管挿通孔２０の内周面に対向す
る部分にＯリング溝２１が形成され、その溝２１にＯリ
ング２２が装着されており、また、シリンダブロック１
６の冷却油管挿通孔１８の内周面に対向する部分にもＯ
リング溝２３が形成され、その溝２３にＯリング２４が
装着されており、シリンダライナ１の内筒２の外周溝を
流れる冷却油と、外筒３の後述する外周溝を流れる冷却
水との間のシールを行う。

【００２０】以下に、内筒２の外周を流れる冷却油の流
れを説明すると、シリンダブロック１６内の冷却油管１
９を通って、内筒２の第１環状溝群６Ａの入口をなす縦
方向溝７に流入した冷却油は、第１環状溝群６Ａの環状
溝６を１８０度反対側の方へ流れていき、第１環状溝群
６Ａの出口をなす縦方向溝８から第２環状溝群６Ｂの入
口をなす縦方向溝９へ流入する。

【００２１】そして、第２環状溝群６Ｂの環状溝６を１
８０度反対側の方へ流れていき、第２環状溝群６Ｂの出
口をなす縦方向溝１０から第３環状溝群６Ｃの入口をな
す縦方向溝１１へ流入する。

【００２２】そして、第３環状溝群６Ｃの環状溝６を１
８０度反対側の方へ流れていき、第３環状溝群６Ｃの出
口をなす縦方向溝１２からそれに連続する排出用の縦方
向溝１５に入り、そこを通って図示外のクランクシャフ
トの主軸上に落下した後、図示外のオイルパンに流れ落
ちる。

【００２３】以上の冷却油の流れは、オイルパン→オイ
ルポンプ→オイルフィルタ→シリンダブロック１６→シ
リンダライナ１の内筒２の外周→オイルパンとなってい
るが、他の流れ方も可能である。

【００２４】以上の場合、３つの環状溝群６Ａ，６Ｂ，
６Ｃにおける環状溝６の総断面積は上部ほど小さくな
り、各環状溝群６Ａ，６Ｂ，６Ｃを流れる冷却油の流速
は、上部の環状溝群ほど大きくなる。したがって、ライ
ナ上部にいくほど冷却油の熱伝達係数は大きくなり、冷
却能力が大きくなって、ライナ軸方向の温度勾配に対応
した適切な油冷却がなされる。

【００２５】なお、上記では３つの環状溝群の例を示し
たが、２あるいは４以上の環状溝群とすることもでき
る。

【００２６】また、冷却油をオイルパンに排出するため
の排出用の縦方向溝１５は設けずに、シリンダブロック
に排出路を設け、その排出路に冷却油が流出するように
構成してもよい。

【００２７】次に、外筒３の構成を図１、図２および図
４により説明する。外筒３は上端に鍔部３４を備え、こ
の鍔部３４の下方のライナ外周面３５に、軸方向に間隔
をおいて８個の環状溝３６が形成されている。そして、
これらの環状溝３６は２つの環状溝群に分けられる。

【００２８】この２つの環状溝群は、ライナ上端側の第
１番目の環状溝３６から第３番目の環状溝３６までの第
１環状溝群３６Ａ、第４番目の環状溝３６から第８番目
の環状溝３６までの第２環状溝群３６Ｂからなる。

【００２９】そして、第１環状溝群３６Ａには、ライナ
周方向の１８０度離れた２つの位置に、環状溝３６同士
を連通させる２本の縦方向溝３７，３８が形成され、一
方の縦方向溝３７が冷却液の入口をなし、他方の縦方向
溝３８が冷却液の出口をなす。

【００３０】同様に第２環状溝群３６Ｂにも、第１環状
溝群３６Ａの縦方向溝３７，３８と周方向において同一
の２つの位置に、環状溝３６同士を連通させる２本の縦
方向溝３９，４０が形成され、第１環状溝群３６Ａの冷
却液の出口側に位置する縦方向溝３９が冷却液の入口を
なし、他方の縦方向溝４０が冷却液の出口をなす。

【００３１】そして、第１環状溝群３６Ａの冷却液の入
口をなす縦方向溝３７と、第２環状溝群３６Ｂの冷却液
の出口をなす縦方向溝４０とは、これらの縦方向溝３
７，４０と周方向において同一の位置に設けられた縦方
向溝４１で直列に連通されている。

【００３２】上記外筒３はシリンダブロック１６のボア
部に嵌挿され、外筒３の鍔部３４がシリンダブロック１
６のボア部の上端部の内周に設けられた段部２８に載置
されている。そして外筒３には前述の如く、内筒２が嵌
挿され、内筒２の鍔部４が外筒３の鍔部３４部分の内周
に設けられた段部３１に載置されている。そして外筒３
の外周面３５に形成された溝３６〜４１とシリンダブロ
ック１６のボア部内周面１７とで画定される空間が冷却
水通路３２をなす。

【００３３】シリンダブロック１６には、前記冷却油管
の挿通孔１８と周方向において１８０度離れた位置に、
２つの冷却水孔２５，２６が形成されている。シリンダ
ブロック１６の下部に形成された冷却水孔２５は、冷却
水の入口をなし、一端がシリンダブロック１６の外周に
開口してウォータポンプ側に連通し、他端が第２環状溝
群３６Ｂの冷却水の入口をなす縦方向溝３９に連通して
いる。シリンダブロック１６の上部に形成された冷却水
孔２６は、冷却水の出口をなし、一端がシリンダブロッ
ク１６の上面に開口してシリンダヘッド側に連通し、他
端が第１環状溝群３６Ａの出口をなす縦方向溝３８に連
通している。そして、シリンダライナ１の外筒３の外周
面３５において、シリンダブロック１６に形成された下
方の冷却水孔２５よりも下部位置にＯリング溝４２が形
成され、Ｏリング４３が装着されている。

【００３４】以下に、外筒３の外周を流れる冷却水の流
れを説明すると、シリンダブロック１６に設けられた冷
却水孔２５を通って、外筒３の第２環状溝群３６Ｂの入
口をなす縦方向溝３９に流入した冷却水は、第２環状溝
群３６Ｂの環状溝３６を１８０度反対側の方へ流れてい
き、第２環状溝群３６Ｂの出口をなす縦方向溝４０から
第１環状溝群３６Ａの入口をなす縦方向溝３７へ流入す
る。

【００３５】そして、第１環状溝群３６Ａの環状溝３６
を１８０度反対側の方へ流れていき、第１環状溝群３６
Ａの出口をなす縦方向溝３８から、シリンダブロック１
６に設けられた冷却水孔２６に入り、シリンダヘッド側
へ流れていく。

【００３６】以上の冷却水の流れは、ラジエータ→ウォ
ータポンプ→シリンダブロック１６→シリンダライナ１
の外筒３の外周→シリンダヘッド→ラジエータとなって
いるが、他の流れ方も可能である。

【００３７】以上の場合、２つの環状溝群３６Ａ，３６
Ｂにおける環状溝３６の総断面積は上部ほど小さくな
り、各環状溝群３６Ａ，３６Ｂを流れる冷却水の流速
は、上部の環状溝群ほど大きくなる。したがって、ライ
ナ上部にいくほど冷却水の熱伝達係数は大きくなり、冷
却能力が大きくなって、ライナ上部ほどよく冷却され、
ライナ軸方向の温度勾配に対応した適切な水冷却がなさ
れる。

【００３８】なお、上記では２つの環状溝群の例を示し
たが、３以上の環状溝群とすることもできる。

【００３９】また、上記実施例において、溝の断面形状
が矩形状であるが、特に制限はなく、Ｖ字形、半円形な
どでもよい。しかし伝熱面積を大きくするためには矩形
や正方形がよい。

【００４０】また、暖機運転時に外側の冷却水の流れを
止めるように構成すれば、暖機運転時間をより短縮でき
る。

【００４１】なお、シリンダライナの内筒と外筒におけ
る冷却液溝の構成は上記溝構成に限らないことはいうま
でもなく、他の環状溝と縦方向溝の溝構成例えばシリン
ダライナの外周面に複数個の環状溝が形成され、これら
の隣接する環状溝同士を連通させる縦方向溝が形成さ
れ、前記縦方向溝は円周方向に一本設けられ、軸方向に
沿って１８０度離れた位置に交互に配置しているものな
どでもよい。さらには螺旋溝でもよい。

【００４２】そして、上記では、冷却油溝をシリンダラ
イナ１の内筒２の外周面５に形成し、外筒３の内周面３
０との間で冷却油通路２９を形成したが、外筒の内周面
に冷却油溝を形成し、これと内筒の外周面との間で冷却
油通路を形成するようにしてもよい。さらには、内筒の
外周面と外筒の内周面の双方に冷却油溝を形成するよう
にしてもよい。

【００４３】また、冷却水溝をシリンダライナ１の外筒
３の外周面３５に形成し、シリンダブロック１６のボア
部内周面１７との間で冷却水通路３２を形成したが、シ
リンダブロックのボア部内周面に冷却水溝を形成し、こ
れと外筒の外周面との間で冷却水通路を形成するように
してもよい。さらには、外筒の外周面とシリンダブロッ
クのボア部内周面の双方に冷却水溝を形成するようにし
てもよい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明のシリンダラ
イナの冷却構造によれば、冷却油と冷却水により、暖機
特性と高速運転時の冷却性能に優れる。そして大きなオ
イルクーラも必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１のＺ部の拡大詳細図である。

【図３】シリンダライナの内筒の外周面の一部を示す展
開図である。

【図４】シリンダライナの外筒の外周面の一部を示す展
開図である。

【符号の説明】

１ シリンダライナ ２ 内筒 ３ 外筒 ４、３４ 鍔部 ５、３５ 外周面 ６、３６ 環状溝 ６Ａ、３６Ａ 第１環状溝群 ６Ｂ、３６Ｂ 第２環状溝群 ６Ｃ 第３環状溝群 ７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５ 縦
方向溝 ３７、３８、３９、４０、４１ 縦方向溝 １６ シリンダブロック １７ ボア部内周面 １８、２０ 冷却油管挿通孔 １９ 冷却油管 ２１、２３、４２ Ｏリング溝 ２２、２４、４３ Ｏリング ２５、２６ 冷却水孔 ２８、３１ 段部 ２９ 冷却油通路 ３０ 外筒内周面 ３２ 冷却水通路 Ｔ スラスト位置 ＡＴ 反スラスト位置 Ｆ 前位置 Ｒ 後位置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロックのボア部に挿入された
   シリンダライナが内外筒の二重筒構造をなし、このシリ
   ンダライナの内筒の外周面と外筒の内周面のいずれか一
   方または双方に冷却油通路用の溝が形成され、前記外筒
   の外周面とシリンダブロックのボア部内周面のいずれか
   一方または双方に冷却水通路用の溝が形成されているこ
   とを特徴とするシリンダライナの冷却構造。